Cycloalkanes คือ ... Cycloalkanes: การเตรียมสูตรสมบัติทางเคมีและทางกายภาพ

Cycloalkanes เป็นไฮโดรคาร์บอน ซึ่งในองค์ประกอบของมันมีโครงสร้างปิด พิจารณาคุณสมบัติของสารเหล่านี้ขอบเขตของพวกเขา

Class Features

cycloalkanes คืออะไร? สูตรสำหรับคลาส CnH2n แสดงถึงการขาดแคลนอะตอมไฮโดรเจน สถานการณ์สมมตินี้สมมติสถานการณ์การพัฒนาที่สอง ทั้งในโครงสร้างจะต้องมีพันธะคู่หรือโมเลกุลมีโครงสร้างปิด สิ่งที่โครงสร้างมี cycloalkanes? สูตรของพวกเขาสอดคล้องกับกรณีที่สองนั่นคือการปรากฏตัวของโครงสร้างปิดในโมเลกุล มันเป็นความจำเพาะของโครงสร้างที่กำหนดคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีเฉพาะของคลาสของไฮโดรคาร์บอนนี้

cycloalkanes มีความสัมพันธ์กับองค์ประกอบของ C4H8 อย่างไร? เพื่อหาคำตอบสำหรับคำถามนี้จำเป็นต้องวิเคราะห์ ชนิดของ isomerism ที่ เป็นลักษณะของ cycloalkanes สอง isomers ที่มีองค์ประกอบเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณดังกล่าวสามารถมีโครงสร้าง cyclic: cyclobutane, methylcyclopropane นี้เรียกว่า isomerism ห่วงโซ่ด้าน

เนื่องจาก cycloalkanes เป็นตัวสังเคราะห์ระหว่างกลุ่มโอเมอร์นที่ไม่อิ่มตัวจึงเป็นไปได้ที่จะพิจารณาสูตรของสารที่มีพันธะคู่กัน ในรูปแบบนี้อาจมีสองโครงสร้าง: butene-1 และ butene-2 ตอบคำถามเกี่ยวกับวิธีการที่แตกต่างกัน cycloalkanes สามารถมีอยู่สำหรับสูตรที่เสนอก็เป็นสิ่งจำเป็นที่จะต้องพิจารณา cycloalkanes ไม่เพียง แต่ยัง alkenes เฉพาะในกรณีนี้ก็จะเป็นไปได้ที่จะนำเสนอคำตอบที่ถูกต้อง

ดังนั้น cycloalkanes คือไฮโดรคาร์บอน ซึ่งมี isomerism อย่างน้อย 2 ชนิด

คุณลักษณะการตั้งชื่อ

ชื่อของไฮโดรคาร์บอนที่เฉพาะเจาะจงขององค์ประกอบของวัฏจักรจะได้รับตามอย่างสมบูรณ์ตามศัพท์เฉพาะทางระหว่างประเทศ พื้นฐานใช้ปริมาณคาร์บอนในวงจรปิด จากนั้นพิจารณาอะตอมที่มีอยู่ในห่วงโซ่ด้านข้าง ตัวอย่างเช่น methylcyclopropane ไซโคลลาเซนเป็นสารประกอบที่อะตอมของคาร์บอนอยู่ในสถานะผสมของ sp3 ซึ่งคล้ายกับ สารไฮโดรคาร์บอนที่ จำกัด คุณลักษณะนี้กำหนดวิธีการหลักในการได้รับและคุณสมบัติคุณสมบัติของคลาสนี้

ตัวแปรสำหรับการเตรียม cycloalkanes

ฉันจะได้รับ cycloalkanes? ตัวอย่างของปฏิกิริยาหลักระบุว่ามีหลายทางเลือกสำหรับการก่อตัวของพวกเขา ยกตัวอย่างเช่น cyclohexane เกิดขึ้นจาก hydrogenation ของน้ำมันหอมระเหย สารประกอบที่มีอะตอมของคาร์บอน 3 อะตอมในวงแหวนสามารถหาได้โดยความแตกแยกของฮาโลเจนจากโมเลกุลของ alkanes dihalogenated นอกจากนี้ cycloalkanes จะได้ จากการทำไพโรไลซิสของเกลืออินทรีย์กรด dicarboxylic การทำความร้อนโดยไม่ต้องมีอากาศจะนำไปสู่การก่อตัวของ cyclopentane และ cyclohexane

สมบัติทางเคมี

ด้วยคุณสมบัติทางเคมี naphthenes มีความคล้ายคลึงกับไฮโดรคาร์บอนที่สุด พวกเขามีลักษณะโดยปฏิกิริยากับฮาโลเจนโดยการทดแทน นอกจากนี้ตัวแทนของ naphthenes ทำปฏิกิริยาทางเคมีกับกรดไนตริก cycloalkanes มีความทนทานต่อกรดซัลฟิวริกเข้มข้น ด้วยกรด chlorosulfuric และ oleum ปฏิกิริยายังเป็นไปได้: ในที่สุดเกิดกำมะถันออกไซด์ (4)

Naphthenes ในโมเลกุลของ 5 และ 6 อะตอมของคาร์บอนถือว่าเป็นสารประกอบทางเคมีที่เสถียร แต่เมื่อสัมผัสกับพวกเขาด้วยโบรไมด์หรืออลูมิเนียมคลอไรด์การทำปฏิกิริยาของพวกเขาจะเกิดขึ้นพร้อมกับการลดหรือขยับขยายรอบแรก

isomerization

ยกตัวอย่างเช่นในกระบวนการของการทำตัวเป็นเนื้อเยื่อ cyclohexane มีรูปแบบ methylcyclopentane ในน้ำมันอนุพันธ์ต่าง ๆ ของ cyclopentane และ cyclohexane พบส่วนที่เหลือของ naphthenes นั้นไม่มีอยู่จริง

ลักษณะเด่นของวงจรเฉลี่ยคือความสามารถในการสร้างโครงสร้างที่อะตอมของคาร์บอนบางตัวไม่ได้ถูกนำออกไปข้างนอก แต่อยู่ภายในวงจร การเชื่อมต่อดังกล่าวเรียกว่า intranular และส่วนที่อยู่ภายในวงดังกล่าวเรียกว่า extranular connections

ตัวอย่างเช่นสำหรับ cyclodechane หกอะตอมไฮโดรเจนนอกและอินทราเน็ตจะถือว่าเป็นรูปแบบที่เป็นประโยชน์มากที่สุด ซึ่งแสดงถึงความไม่เท่าเทียมกันของการจัดกลุ่ม CH2 ซึ่งสะท้อนถึงการเพิ่มขึ้นของพลังงานที่มีผลผูกพันช่วยในการปรับปรุงสมบัติทางเคมีของสารประกอบนี้

สำหรับไฮโดรคาร์บอนที่มีอะตอมของคาร์บอน 12 หรือมากกว่านั้นลักษณะการเคลื่อนที่ของโครงสร้างเป็น เนื่องจากการหมุนฟรีเป็นไปได้ผ่านพันธบัตร CC ไม่มีรูปแบบ trans- และ cis มีอยู่สำหรับสารดังกล่าว

พายุไซโคลน (naphthenes) อาจมีอยู่ในน้ำมันธรรมชาติตั้งแต่ 25 ถึง 75 เปอร์เซ็นต์ เนื้อหาเชิงปริมาณของสิ่งเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการถ่วงน้ำหนักของเศษ ในเศษส่วนน้ำมันที่มีจุดเดือดสูงจะมีการเพิ่มจำนวนของโครงสร้างอะโรมาติก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง naphthenes พบใน embmen และน้ำมันบากู

ในอัตราส่วนเชิงปริมาณตัวเลขมีจำนวนไม่เกิน 80 เปอร์เซ็นต์ การพึ่งพาอาศัยกันระหว่างประเภทของน้ำมันและการกระจายของ cycloalkanes ในเศษส่วนถูกเปิดเผย ความต้านทานต่ออุณหพลศาสตร์น้อยคือไฮโดรคาร์บอน monocyclic ซึ่งมีโซ่ลิ้นแบบยาว การกระจายของ CnH2n ตามประเภทของโครงสร้างจะเกี่ยวข้องโดยตรงกับอุณหภูมิที่ใช้ในการ กลั่นน้ำมัน

ตัวอย่างเช่น monocyclic naphthenes ไม่พบในช่วงอุณหภูมิ 300-350 องศาเซลเซียสและสารประกอบ bicyclic หายไปเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 400 องศาเซลเซียส

ลักษณะของ cyclopropane

C3H6 เป็นตัวแทนที่ง่ายที่สุดของ naphthenes เป็นสารที่เป็นแก๊สที่มีการละลายได้นิดหน่อยในน้ำ ในบรรดาคุณสมบัติทางเคมีขั้นพื้นฐานของสารประกอบอินทรีย์ที่เราเลือกใช้ไฮโดรเจนที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยานี้คือโพรเพนไฮโดรคาร์บอนที่ดีที่สุด นอกจากนี้ cyclopropane เช่นเดียวกับไฮโดรคาร์บอนอื่น ๆ ทำปฏิกิริยากับอากาศออกซิเจนสร้างก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ไอน้ำพลังงานที่เพียงพอ

คุณลักษณะของตัวแทนของชั้นนี้

ถ้าเราเปรียบเทียบจุดเดือดของตัวแทนของชั้น cycloalkane กับ alkanes ที่มีอะตอมของคาร์บอนในปริมาณใกล้เคียงกันจะมีค่าสูงกว่าเล็กน้อย เหตุผลอยู่ในโครงสร้างวัฏจักรของชั้นนี้ ความหนาแน่นของ naphthenes สูงกว่า alkanes แต่น้อยกว่า arenas เล็กน้อย

เพื่อให้เข้าใจถึงจำนวน cycloalkanes ที่ต่างกันตรงกับสูตรหนึ่ง ๆ มีความจำเป็นต้องสร้างรูปแบบของ isomers ไม่เพียง แต่ในรูปแบบ cyclic แต่ยังมีโครงกระดูกตรงซึ่งมีพันธะคู่ เมื่อมีตัวยับยั้งในโมเลกุลในรูปของอนุมูลไฮโดรคาร์บอนอุณหภูมิหลอมละลายของ cycloalkane จะลดลง

ถ้าเราวิเคราะห์สมบัติทางฟิสิกส์และเคมีของสารไฮโดรคาร์บอนในชั้นนี้เราสามารถแบ่งองค์ประกอบของสารออกเป็นสารประกอบได้โดยมีวัฏจักรเล็ก ๆ (สามถึงสี่) มาตรฐาน (ห้า, หก, เจ็ด), ปานกลาง (จากแปดถึงสิบสอง) และยังมีวัฏจักรขนาดใหญ่ สิบสองคาร์บอน)

ทรงกลมของการใช้งาน

ลองพูดถึงการประยุกต์ใช้ cycloalkanes หลัก ๆ Naphthenes ใช้ในการแพทย์ ตัวอย่างเช่น cyclopropane เป็นยาเสพติด Cyclopentane ถือเป็นตัวทำละลายที่ดีและมีความต้องการในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ Cyclohexane เป็นสิ่งที่จำเป็นในปฏิกิริยาทางเคมีสำหรับการสังเคราะห์ไนลอน, โครเมีย (การผลิตเส้นใยสังเคราะห์) นอกจากนี้ยังต้องการการผลิตเบนซิน alkanes ที่อิ่มตัวและ cycloalkanes มีปฏิกิริยาน้อย ความจริงข้อนี้สามารถอธิบายได้จากความขั้วไม่สำคัญของพันธะ C-C นอกจากนี้ยังมีสาร cycloalkanes จำนวนมากที่ใช้ในอุตสาหกรรมเคมี

ข้อสรุป

สารผสมของเนเฮเธนและไฮโดรคาร์บอนแต่ละตัวจะใช้สำหรับการผลิตสารหล่อลื่น ตัวแทนของกลุ่มไฮโดรคาร์บอนในชั้นนี้สามารถปรับปรุงสมรรถนะของน้ำมันดีเซล ยกตัวอย่างเช่นการเติมไซโคลลาเซนเพิ่มจำนวนออกเทนเพิ่มความหนืดเพิ่มความร้อนในการเผาไหม้ของเครื่องยนต์ นี่คือเหตุผลที่ cycloalkanes ไม่ได้แยกออกจากผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการกลั่น แต่จะเหลืออยู่ในส่วนของน้ำมันเบนซิน

เข้มข้นของ naphthenes ใช้ในรูปแบบของตัวทำละลายอินทรีย์ ไซโคลลาเซนที่มีน้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยอยู่ในความต้องการในการผลิต ผงซักฟอกสังเคราะห์ จำนวน naphthenes เพียงพอยังใช้เป็นเชื้อเพลิงเนื่องจากในระหว่างการเผาไหม้ของพวกเขาเป็นจำนวนมากความร้อนจะถูกปล่อยออก